41. Реверсирование двигателей постоянного тока
Реверсирование двигателя осуществляется либо изменением полярности напряжения на обмотке якоря, либо на обмотке возбуждения. В обоих случаях изменяется знак электромагнитного момента двигателя Мэм и соответственно направление вращения ротора.
Реверсированиа ДПТ осуществляется сменой полярности напряжения на якоре или обмотке возбуждения. Для ДПТ малой мощности (десятки и сотни ватт) используются схемы, приведенные иа рис. 7.6, где в качестве пусковых аппаратов используются реле или вспомогательные контакты контакторов. Узлы схем рис. 7.6, а и б используются для ДПТ НВ. В схеме используются контакторы К1 и К2, имеющие по одному замыкающему и одному размыкающему контакту и осуществляющие пуск ДПТ в условных направлениях Вперед и Назад. В этом случае могут использоваться реле с переключающими контактами. При остановке ДПТ схема рис. 7.6, а обеспечивает динамическое торможение. Узлы схем рис. 7.6, виг используются для ДПТ ПВ возбуждения с одной (рис. 7.6, в) и двумя (рис. 7.6, г) обмотками возбуждения. В последнем случае требуются два аппарата, имеющих по одному замыкающему контакту. Для реверсирования ДПТ средней и большой мощности используются узлы -хем, приведенные иа рис. 7.6, с реверсом тока в обмотке якоря (рис. 7.6, 3) и в обмотке возбуждения (рис. 7.6, е). В этих случаях используются контакторы с двумя замыкающими контактами, обеспечивающие двойной разрыв цепи при остановке ДПТ.
Торможение. У двигателей независимого и параллельного возбуждения возможны три тормозных режима: рекуперативное торможение, торможение противовключением и динамическое. При анализе тормозных режимов необходимо строить механические характеристики машины во всех четырех квадрантах плоскости Мэм, ω. Для построения механических характеристик можно пользоваться одним и тем же уравнением (5.37) с учетом знака Мэм в различных режимах работы машины. Рекуперативное торможение, или генераторное торможение с отдачей энергии в сеть, может быть осуществлено при ω>ω о.ид. В этом случае ЭДС якоря Eя > Uя (см. (5.6) и (5.38)), ток якоря меняет направление, машина переходит в генераторный режим и электромагнитный момент становится тормозным. Механической характеристикой в режиме рекуперативного торможения является продолжение механической характеристики двигателя во II квадранте (ω>0, Mэм<0). Режим рекуперативного торможения возникает, например, при регулировании напряжения на якоре
В момент уменьшения напряжения питания двигатель переходит из точки А характеристики 1 в точку В характеристики 2, момент Мэм меняет знак и начинается торможение двигателя до точки С. Торможение до остановки таким способом невозможно и он используется, в основном, при торможении на высоких скоростях. Способ экономичен благодаря возможности отдачи электрической энергии в сеть. Торможение противовключением может происходить в двух случаях: 1)если внешний момент, больший чем пусковой момент двигателя, заставляет вращаться якорь против его естественного направления вращения; 2)если изменяется полярность напряжения на якоре (или реже на обмотке возбуждения), а якорь по инерции продолжает вращаться в прежнем направлении. Далее рассматривается наиболее часто встречающийся второй случай с изменением полярности напряжения на якоре. При этом ток якоря Iя=(-Uя— Eя)/ Rя меняет направление и значение его резко возрастает, т.к. теперь напряжение и ЭДС действуют в одном направлении. Поэтому при торможении противовключением в цепь якоря обязательно включается добавочное сопротивление Rд . Изменение полярности напряжения на якоре означает, что изменится и знак скорости идеального х.х. ω о.ид, т.е. механическая характеристика пройдет через III квадрант .В момент переключения напряжения двигатель переходит из точки А естественной характеристики двигательного режима I в точку В реостатной характеристики тормозного режима 2, момент Мэм меняет знак и начинается интенсивное снижение ω. В точке С скорость двигателя равна нулю, и его нужно отключить от источника питания. Если этого не сделать, то ротор начнет вращаться в противоположном направлении и перейдет в установившийся режим в точке реостатной или, если Rд отключить, в точке новой естественной характеристики 3, т.е. произойдет реверсирование двигателя. Динамическое торможение осуществляется отключением цепи якоря от источника постоянного тока U и замыканием ее на некоторое добавочное сопротивление Rд, называемое обычно тормозным реостатом
При этом напряжение, прикладываемое к якорю, Uя=0, ток якоря (см. 5.39) Iя=-Eя/(Rя+Rд) меняет направление и электромагнитный момент Мэм становится тормозным. Запасенная во вращающихся частях привода кинетическая механическая энергия преобразуется в электрическую, и машина работает в генераторном режиме, отдавая электрическую энергию тормозным сопротивлениям. Уравнение механических характеристик (5.37) при Uя=0 принимает вид ω=-Мэм(Rя+Rд)/(kФ) 2 . Механические характеристики тормозного режима расположены во II квадранте плоскости Мэм,ω. В момент переключения двигатель переходит из точки естественной характеристики двигательного режима 1 в точку характеристики тормозного режима 2, момент Мэм меняет знак и начинается динамическое торможение. Угловая скорость уменьшается, но при этом довольно резко уменьшается и тормозной момент. С целью увеличения тормозного момента производится уменьшение добавочного сопротивления Rд . Торможение происходит до нулевой скорости.
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
8.4 Изменение направления вращения
Чтобы изменить направление вращения двигателя, необходимо изменить направление электромагнитного момента М , действующего на якорь. Это можно осуществить двумя способами: путем изменения направления тока I а в обмотке якоря или изменения направления магнитного потока Φ , т. е. тока возбуждения. Для этого переключают провода, подводящие ток к обмотке якоря или обмотке возбуждения.
9 Тормозные режимы двигателей
9. 1 Электрическое торможение
Электрические двигатели, как правило, используют не только для вращения механизмов, но и для их торможения. Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения без применения механических тормозов. Различают три вида электрического торможения двигателей постоянного тока: 1) рекуперативное торможение – генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть; 2) динамическое или реостатное торможение – генераторное тор- можение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря; 3) электромагнитное торможение – торможение противовключением . Во всех указанных режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном n , т. е. является тормозным. Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельным возбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его час- U тоты вращения выше n 0 = СеΦ . В этом случае ЭДС машины становится больше напряжения сети и ток изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована. В машине с параллельным возбуждением механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов (рисунок 48, б).
19 Рисунок 48 − Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах Поэтому переход из двигательного режима в генераторный может происходить автоматически, если под действием внешнего момента якорь будет вра- щаться с частотой n выше n 0 . Можно перевести машину в генераторный режим и принудительно, если перевести ее на работу с характеристики 1 на характе- ристику 2 , уменьшив n 0 путем увеличения магнитного потока (тока возбуждения) или снижения напряжения, подводимого к двигателю. В этом случае некоторой частоте вращения n соответствует на характеристике 1 двигательный режим (точка А ), а на характеристике 2 – режим рекуперативного торможения (точка В ). Двигатели с последовательным возбуждением не могут переходить в режим рекуперативного торможения . При необходимости реку- перативного торможения схему двигателей в тормозном режиме изменяют, превращая двигатели в генераторы с независимым возбуждением. Двигатели со смешанным возбуждением могут автоматически переходить в генераторный режим, что обусловило их применение в троллейбусах, трамваях и других устройствах с частыми остановками, где двигатель должен обладать мягкой механической характеристикой. Динамическое торможение . При этом виде торможения двигателя с параллельным возбуждением обмотку якоря отключают от сети и присоединяют к ней реостат R ДОБ (рисунок 49, а). При этом машина работает как генератор, создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия гасится Е в реостате. Регулирование тока I а = Σ R + R , т. е. тормозного момента М , a ДОБ осуществляют путем изменения сопротивления R ДОБ , подключенного к обмотке якоря. При n = 0 тормозной момент М равен нулю, следовательно, машина не может быть заторможена в неподвижном состоянии.
20 Рисунок 49 − Схема и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения Двигатель с последовательным возбуждением может работать в режиме динамического торможения при независимом возбуждении и при самовозбуждении. При независимом возбуждении обмотку возбуждения отключают от обмотки якоря и подключают к питающей сети последовательно с резистором, сопротивление которого выбирают так, чтобы ток возбуждения не превышал номинального значения. При этом механические характеристики двигателя будут линейные, как на рисунке 49, б. При самовозбуждении при переводе машины в генераторный режим необходимо переключить провода, подводящие ток к обмотке возбуждения (рисунок 50). Последнее необходимо для того, чтобы при изменении направления тока в якоре (при переходе с двигательного режима в генераторный) направление тока в обмотке возбуждения оставалось неизмен- ным и создаваемая этой обмоткой МДС F B совпадала по направлению с МДС F ОCT от остаточного магнетизма. В противном случае генераторы с самовозбуждением размагничиваются. Рисунок 50 – Схемы машины с последовательным возбуждением в режимах двигательном (а) и динамического торможения (б)
21 Рисунок 51 − Зависимости ЭДС от тока якоря для двигателя с последовательным возбуждением в режиме динамического торможения На рисунке 51 показаны зависимости ЭДС Е от тока якоря I а при различных частотах вращения ( n 1 > n 2 > n 3 > n 4 ) и вольт-амперные характеристики I а ( Σ R a + R ДОБ ) = f (I а ) полного сопротивления, включенного в цепь якоря (R ДОБ1 > R ДОБ2 > R ДОБ3 ) . Точки пересечения А 1 , А 2 и А 3 указанных зависимостей определяют зна- чения тока якоря I а = Σ С Е n Φ , при котором машина работает в режиме ди- R a + R ДОБ намического торможения, а следовательно, и значение тормозного момента М . При увеличении n и неизменном значении R ДОБ возрастает ЭДС, ток якоря и тормозной момент. Самовозбуждение оказывается возможным только при частоте вращения, большей некоторого критического значения n КР , при котором вольт-амперная характеристика сопротивления цепи якоря располагается по касательной к зависимости Е = f (I а ) . Так, например, при подключении к машине реостата с сопротивлением R ДОБ1 тормозной режим при частоте вращения n 1 может быть реализован (точка А 1 ); при уменьшении же ее до значения n 1 он невозможен. Двигатель со смешанным возбуждением также может работать в режиме динамического торможения. Электромагнитное торможение. В этом режиме изменяют направ- ление электромагнитного момента М , сохраняя неизменным направление тока из сети, т. е. момент делают тормозным. Последнее осуществляют так же, как и при изменении направления вращения двигателя – путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря (рисунок 52, а) или к обмотке возбужде-